同步電機和非同步電機的區別

在本文中，我們將瞭解什麼是同步電機以及它與非同步電機的區別。我們將比較和對比同步電機和非同步電機的各種特性。

什麼是電動機？

將電能轉換為機械能的電機稱為電動機。根據電機輸入的電源型別，它們分為兩種型別：**交流電機**和**直流電機**。交流電機進一步分為兩種型別：**同步電機**和**非同步電機**。這些電機在結構、執行和效能方面有一些相似之處和一些差異。

什麼是同步電機？

轉子設計為以定子旋轉磁場速度（同步速度）旋轉的交流電動機稱為**同步電機**。

在同步電機中，當連線交流電源時，定子繞組產生旋轉磁場。轉子也設計成透過使用永磁體或透過滑環使用外部直流電源來產生自己的磁場。可以看出，同步電機由兩個電源供電，一個用於定子，另一個用於轉子，因此它被稱為雙勵磁電機。

什麼是非同步電機？

轉子設計成不與旋轉磁場速度同步的電動機稱為**非同步電機**。在實際應用中，非同步電機的轉子以低於旋轉磁場速度（或同步速度）的速度旋轉。

非同步電機中使用的轉子有兩種型別：**鼠籠式轉子**和**繞線式（或滑環式）轉子**。如果使用鼠籠式轉子，則電機只有一個輸入電源，因此電機稱為單勵磁電機。當在非同步電機中使用繞線式轉子時，機器有兩個輸入電源，因此它被稱為雙勵磁電機。

同步電機和非同步電機的區別

下表突出顯示了同步電機和非同步電機之間的主要區別：

比較點同步電機非同步電機
定義以同步速度執行的交流電機稱為同步電機。以低於同步速度的速度執行的交流電機稱為非同步電機。
工作原理同步電機的執行原理基於定子和轉子磁場之間磁互鎖的原理。非同步電機的工作原理是定子磁場和轉子電路之間的電磁感應。
速度表示式（轉子）$$\mathrm{同步速度,\mathit{N_{s}\mathrm{\: =\: }\frac{\mathrm{120}f}{P}}}$$
其中，f 是電源頻率，P 是定子磁極數。
$$\mathrm{轉子速度,\mathit{N_{r}\mathrm{\: =\: }N_{s}\left ( \mathrm{1}-s \right )}}$$其中，s 是滑差，$\mathit{N_{r}< N_{s}}$
速度依賴性同步電機的速度取決於輸入交流電源的頻率和定子上的磁極數。非同步電機的速度取決於機械負載、轉子電路電阻和電機的滑差。在實際應用中，非同步電機的速度始終小於同步速度。
滑差對於同步電機，沒有滑差，即定子和轉子以相同的速度旋轉。非同步電機存在滑差，它始終大於 0 且小於 1。
負載對速度的影響同步電機的速度不會隨著負載的變化而變化。非同步電機的速度會隨著負載的變化而變化。
啟動同步電機不是自啟動的。它們需要一些外部啟動方式。非同步電機是自啟動的。
轉子電源同步電機的轉子需要額外的輸入電源來產生轉子磁場。對於非同步電機，如果轉子是鼠籠式轉子，則不需要轉子電源，但繞線式轉子需要額外的電源輸入。
轉子電源型別直流電源供給同步電機的轉子。交流電源（在繞線式轉子中）饋入轉子電路。
滑環和電刷的需求同步電機需要滑環和電刷來向其轉子電路供電。帶有鼠籠式轉子的非同步電機不需要滑環。但是，使用繞線式轉子時，會使用滑環。
速度控制同步電機的速度可以透過使用變頻驅動器 (VFD) 改變電源頻率來控制。非同步電機的速度可以透過使用可變轉子電阻或 VFD 來控制。
電源電壓對速度和轉矩的影響電源電壓不會影響同步電機的速度和轉矩。透過改變電源電壓，可以改變非同步電機的轉矩和速度。
資本成本同步電機的資本成本較高。非同步電機的初始成本相對較低。
效率同步電機具有較高的效率。
執行速度同步電機最適合低速（恆速）應用，低於 300 RPM。非同步電機最適合高速應用，超過 600 RPM。
功率因數透過改變勵磁，同步電機可以在滯後、超前或單位功率因數下執行。非同步電機始終在滯後功率因數下執行。
應用同步電機可用於驅動機械負載以及功率因數校正（透過在超前功率因數下執行）。非同步電機只能用於驅動機械負載。

結論

從以上討論可以看出，同步電機比非同步電機效率更高，但相同額定功率的同步電機的成本也比非同步電機高。

在實踐中，同步電機用於諸如功率因數校正、以低且恆定的速度驅動負載等特殊應用，而非同步電機用於一般用途，例如驅動機械負載。此外，非同步電機的操作比同步電機更容易。

更新於： 2022年5月20日

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